카이스트(총장 서남표)는 생명화학공학과 박현규 교수가 핵산중합효소의 비정상적인 활성을 금속 이온을 통해 조절하고 이를 이용, 바이오 컴퓨터를 포함한 미래 바이오 전자 분야의 핵심기술인 로직 게이트를 구현하는 기술을 개발했다고 23일 밝혔다.
핵산중합효소는 DNA를 새롭게 생성해 증폭시키는 효소로 증폭 대상인 목적 DNA와 프라이머(primer)의 염기쌍이 상보적인 짝(A와 T, C와 G)을 이룰 경우에만 가능하다고 알려져 왔다.
그러나 박 교수는 이같은 기존 개념을 뛰어넘어 특정 금속이 있을 경우에는 상보적인 염기쌍이 아닌 T-T 및 C-C 염기쌍으로부터도 핵산중합효소의 활성을 유도해 핵산을 증폭할 수 있다는 사실을 규명해냈다.
이는 수은 및 은 이온과의 결합을 통해 안정화된 비 상보적인 T-T와 C-C 염기쌍을 상보적인 염기쌍으로 인식하는 핵산중합효소의 착각 현상에 기인한 것으로 박 교수는 이를 '중합효소 활성 착오'로 묘사했다.
박 교수가 이끄는 연구팀은 이 현상을 기반으로 바이오 컴퓨터 등 초고성능 메모리를 가능케 하는 미래 바이오전자 구현에 있어 핵심기술인 로직게이트를 구현해냈다.
이번 박 교수의 연구 결과는 화학 분야의 세계적인 학술지인 <앙게반테 케미(Angewandte Chemie International Edition)>지 12월호(12월 10일자)에 표지논문으로 선정됐다.
박 교수는 "이번 연구는 기존에 연구돼온 금속 이온과 핵산의 상호작용연구에서 한 걸음 더 나아가 이를 효소활성 유도와 연관시킨 최초의 시도"라면서 "금속이온의 초고감도 검출과 새로운 단일염기다형성 유전자 분석 기술로 적용될 수 있다"고 말했다.
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